隧道超前地质预报的TGP应用实例

摘要：本文通过使用TGP对武罐高速的麻崖子隧道进行超前地质预报，介绍了TGP预报的基本原理， 仪器简介，以及对其图像的处理分析，对于隧道前方的不确定的性，提前采取应对措施，对确保隧道的施工安全施工效率起到了巨大的作用。

关键词：TGP 隧道 超前地质预报 实例

1 引言

TGP型地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能，用于逐次递进预报中进行相关分析，去伪纯真和排除异常信息，并提供预报信息资料可信度评估信息，提高预报的质量。工程实践证明国产TGP性隧道地质预报系统的科学性和实用性，其性能稳定可靠，采集的波形完整可靠，信噪比高。本文主要介绍TGP工作的基本原理和在武罐高速公路隧道施工过程中的应用及指导作用。

2 TGP206测试原理

隧道超前地质预报地震波法是利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波，弹性波在向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面，既地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等，会发生弹性的反射现象，这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来，输入到仪器中进行信号放大、数字采集和处理，实现拾取掌子面前方岩体中的反射波信息，达到预报的目的。

3 工程实例

3.1 工程概况

麻崖子隧道是甘肃省武都（两水）至罐子沟高速公路是一座地质条件复杂的山岭隧道，属于西秦岭山区，所处高程1430.0米，相对高程790米，最大埋深714米。隧道围岩以炭质片岩为主，夹石英岩，薄层状，中风化，节理裂隙较发育，岩体破碎，整体稳定性较差。纯在高地应力，岩溶岩爆，突水，塌方等不良地质灾害。对此，为保证隧道在掘进时的安全，对其进行了大量的地质超前预报。

3.2 野外数据采集

3.2.1观测系统设计

隧道采用半断面施工，接收器位置在ZK65+253，掌子面位置为ZK65+193，设计24炮，2个接收器位于隧道左、右边墙同时接收。观测系统详细情况如表1，观测系统示意见图2：

3.2.2、仪器参数及数据采集

数据采集时，采用X-Y-Z三分量同时接收，采样间隔0.1ms，采样数4096。激发地震波时，采用1毫秒延期的电雷管，防水乳化炸药，激发药量为50克，起爆前注水封堵炮孔。实际激发和记录地震数据24炮。

3.2.3 解释与评估

采集的数据采用TGPwin 专用软件进行处理。

处理时，正确输入隧道及炮点和接收点的几何参数，剔除质量差的记录道，将质量合格的记录道用于数据处理和解释。本次有效预报长度为170m。

处理的最终成果包括P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数等，以及反射层二维分布。TGP综合测试图见图3。

预报里程ZK65+193～ZK65+023（170米）

1、ZK65+193～ZK65+145长度48m

围岩总体评价：ZK65+193～ZK65+145段围岩整体以片岩为主，呈薄层～块碎状结构，中风化～微风化，整体稳定性一般～较差，预计该段围岩级别与设计值相比偏差。

2、里程ZK65+145～ZK65+052长度93m

围岩总体评价：ZK65+145～ZK65+052段围岩整体以片岩为主，呈薄层～块碎状结构，节理、裂隙较发育，整体稳定性一般～较差，预计该段围岩级别与设计值基本相同。

3、里程ZK65+052～ZK65+023长度29m

围岩总体评价：ZK65+052～ZK65+023段围岩整体以片岩为主，呈薄层～块碎状结构，节理、裂隙较发育，整体稳定性较差，预计该段围岩级别与设计值相比偏差。

4 检测需要注意的事项与认识

1）在检测之前，必须结合岩性，干湿状况等条件，调好地质雷达的各种参数及介电常数。

2）在进行检测的地段，必须使所该段的初支衬砌密实，以最大程度的提高预报的精度。

3）采取TGP进行隧道掌子面前方不良地质体的探测， 其关键是对地震波的判读。必须结合地勘资料，以及当时掌子面岩性条件，和超前钻孔得出检测结果，提高预报的准确性。

4）地震波的产生由钻孔中的炸药爆破实现，控制采用小药量、同时保持孔中充满水条件下爆破，易于产生高频地震波，高频地震波信号具有较高的分辨率。

参考文献：

[1]刘云祯.TGP隧道地震预报系统与预报技术的探讨.